WO2010006798A2 - Solarzellenchips mit neuer geometrie und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Solarzellenchips mit neuer geometrie und verfahren zu deren herstellung Download PDF

Info

Publication number
WO2010006798A2
WO2010006798A2 PCT/EP2009/005189 EP2009005189W WO2010006798A2 WO 2010006798 A2 WO2010006798 A2 WO 2010006798A2 EP 2009005189 W EP2009005189 W EP 2009005189W WO 2010006798 A2 WO2010006798 A2 WO 2010006798A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar cell
laser
geometry
active
chips
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/005189
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2010006798A3 (de
Inventor
Sascha Van Riesen
Andreas Gombert
Original Assignee
Concentrix Solar Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Concentrix Solar Gmbh filed Critical Concentrix Solar Gmbh
Priority to ES09777248T priority Critical patent/ES2744460T3/es
Priority to CN2009801266014A priority patent/CN102265413B/zh
Priority to EP09777248.7A priority patent/EP2297792B1/de
Priority to US13/054,482 priority patent/US9059365B2/en
Priority to KR1020117003286A priority patent/KR101244329B1/ko
Publication of WO2010006798A2 publication Critical patent/WO2010006798A2/de
Publication of WO2010006798A3 publication Critical patent/WO2010006798A3/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281—Shape of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0475—PV cell arrays made by cells in a planar, e.g. repetitive, configuration on a single semiconductor substrate; PV cell microarrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • Multijunction cells multijunction cells
  • Multilayer structures of III-V compound semiconductors are grown epitaxially.
  • a typical triplet cell structure has a germanium basic cell, a GalnAs mid cell, and a GalnP top cell.
  • Germanium wafers are the substrates on which the thin III-V semiconductor layers are deposited.
  • Both the base material and the production of MJC is costly, which is why it is generally assumed that a very high Concentration, ie small cell area relative to the solar aperture, is necessary for the cost-effectiveness of the CPV (C.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Solarzellenchips mit einer neuen Geometrie für Konzentratoranwendungen und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Solarzellenchips. Die Geometrie der Solarzellenchips wird dabei so gewählt, dass ein kontinuierlicher Schneidevorgang mittels Laser bei der Vereinzelung der Chips aus dem Wafer ermöglicht wird.

Description

Solarzellenchips mit neuer Geometrie und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft Solarzellenchips mit einer neuen Geometrie für Konzentratoranwendungen und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Solarzellenchips. Die Geometrie der Solarzellenchips wird dabei so gewählt, dass ein kontinuierlicher Schneidevorgang mittels Laser bei der Vereinzelung der Chips aus dem Wafer ermöglicht wird.
In der Konzentrator-Photovoltaik („ concentrator pho- tovoltaics - CPV) wird die direkt einfallende Solarstrahlung durch eine Konzentratoroptik auf eine So- larzelle gebündelt, so dass auf der Zelle die Bestrahlungsstärke um den sogenannten Konzentrations- faktor höher ist . Zur Ausgestaltung der Konzentratoptik gibt es eine Vielzahl von optischen Ansätzen, die in der Regel auf Brechung, Reflexion oder interner Totalreflexion an speziell geformten optischen Kompo- nenten beruhen (P. Benitez und J. C. Minano, „Con- centrator optics for the next-generation photovol- taics", in A. Marti und A. Luque (Ed.), „Next Generation Photovoltaics" , Institute of Physics Publishing, Series in Optics and Optoelectronics, Bristol and
Philadelphia, ISBN 0750309059, 2004) . Bei hoch konzentrierenden Systemen, d.h. Konzentrationsfaktor >50, wie sie im Folgenden ausschließlich betrachtet werden, ist es auch üblich, die optische Konzentrati- on in zwei Stufen zu erwirken, durch einen Primär- und einen Sekundärkonzentrator . Der Sekundärkon- zentrator hat wiederum verschiedene Ausführungsformen unter Nutzung der o.g. optischen Effekte. Er kann dazu dienen, die Konzentration zu erhöhen, den Winkel - bereich, unter dem die Solarzelle Strahlung empfängt, zu vergrößern und sie homogener über die Zellfläche zu verteilen. Bei der Homogenisierung ist es auch möglich, den Querschnitt des Strahlungsbündels zu beeinflussen. Als Solarzellen eignen sich besonders solche, welche einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisen, da dadurch der technische Aufwand für die optische Konzentration und für die inhärent verknüpfte Nachführung des Systems gerechtfertigt werden kann. Dies können hocheffiziente Si-Solarzellen, z.B. Rück- kontakt-Solarzellen, aber vor allem auch monolithisch verschaltete Stapelsolarzellen auf der Basis von III- V Halbleitermaterialien (engl. Multijunction Cells, MJC) sein. Multilayerstrukturen aus III-V Verbindungshalbleitern werden epitaktisch gewachsen. Eine typische Struktur einer Tripeizelle hat eine Germanium-Basiszelle, eine GalnAs-Mittelzelle und eine GalnP-Topzelle . Germaniumwafer sind die Substrate, auf die die dünnen III-V Halbleiterschichten abgeschieden werden. Sowohl das Grundmaterial als auch die Herstellung von MJC ist kostenintensiv, weshalb generell davon ausgegangen wird, dass eine sehr hohe Konzentration, d.h. kleine Zellflächen bezogen auf die solare Apertur, für die Wirtschaftlichkeit der CPV notwendig ist (C. Algora, „The importance of the very high concentration in third-generation solar cells", in A. Marti and A: Luque (Ed.), „Next Generation Photovoltaics" , Institute of Physics Publishing, Series in Optics and Optoelectronics, Bristol and Philadelphia, ISBN 0750309059, 2004) .
Das Problem dabei ist, kostenintensive Wafer mit sehr hocheffizienten Solarzellen für Konzentrator-Photo- voltaik so effizient wie möglich auszunutzen, um eine wirtschaftliche Nutzung dieser Technologie zu ermöglichen.
Stand der Technik ist es, die hocheffizienten Solarzellen auf Wafern zu prozessieren und anschließend in rechteckige, meist quadratische, Chips durch Sägen zu vereinzeln. Die Einzelchips haben dann typischerweise Kantenlängen von 1 bis 10 mm.
Nahezu alle der eingesetzten optischen Primärkon- zentratoren erzeugen einen weitgehend rotationssymmetrischen Brennfleck. Ohne Sekundärkonzentrator ist daher die nutzbare aktive Fläche der Konzentrator-
Solarzellen ebenfalls rotationssymmetrisch. Die Ecken der in diesem Fall quadratischen Zelle werden als Bondflächen für die elektrische Verschaltung der Zelle genutzt. Insgesamt ist aber die Nutzung des teuren Wafermaterials bei rechteckiger, insbesondere quadratischer Geometrie und kreisförmiger aktiver Zellfläche nicht zufriedenstellend. Unter Einbeziehung von Flächenverlusten durch Sägeschnitt und Waferrand können kaum mehr als 60% der Waferfläche als aktive So- larzellenflache genutzt werden. Bei Zellgrößen unter 2 mm nimmt die nutzbare Fläche aufgrund von Schnitt - Verlusten drastisch ab.
Ein Sekundärkonzentrator kann wie ein Kaleidoskop durch Mehrfachreflexionen die Strahlung homogener auf eine rechteckige Ausgangsfläche verteilen. Solche Se- kundärkonzentratoren sind aus der Literatur bekannt (J. M. Gordon, „Concentrator optics", in A. Luque and V. Andreev (Eds.) , Concentrator Photovoltaics, Sprin- ger Series in Optical Sciences 130, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (2007) und US 2008/0087323 Al) und können demgemäß eine kreisförmige Eintritts- und eine nahezu rechteckige Austrittsfläche oder jeweils rechteckige Flächen aufweisen. Allerdings müssen die- se Sekundärkonzentratoren bei relativ großem Höhen- zu Seitenverhältnis extrem verlustfrei sein, d.h. einen sehr hohen Reflexionsgrad aufweisen und im Falle massiver Systeme aus einem transparenten Material sehr geringer Absorption sein. Solche Sekundärkon- zentratoren sind heute nur zu hohen Kosten herstellbar.
Es bleibt festzuhalten, dass kostengünstige Lösungen mit hoher Waferausnutzung bislang nicht bekannt sind.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellenchips bereitzustellen, das eine bessere Ausnutzung der Waferflache, insbesondere bei Verwendung von Se- kundärkonzentratoren, ermöglicht. Gleichzeitig soll der Herstellungsprozess einfach zu handhaben und kostengünstig sein.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstel- lung von Solarzellenchips mit den Merkmalen des Anspruchs 1, den Solarzellenchip mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und das Solarzellenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellenchips bereitgestellt, wobei die Solarzellen für die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie geeignete Oberflächenbereiche aufweist. Diese werden im weiteren als aktive Berei- che des Solarzellenchips bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert darauf, dass aus einem Wafer Solarzellenchips mittels eines Lasers in einer von der rechteckigen Form abweichenden Geo- metrie derart herausgeschnitten werden, dass die Anzahl der Solarzellenchips pro Wafer im Vergleich zu rechteckigen Solarzellenchips erhöht wird. Gleichzeitig wird die Geometrie der Solarzellenchips so gewählt, dass ein kontinuierlicher Schneidevorgang des Lasers ermöglicht wird.
Dabei ist es bevorzugt, dass die Geometrie der aktiven Bereiche im Wesentlichen an die Geometrie des Solarzellenchips angepasst ist. Dieses Erfordernis ist nötig, um elektrische Kontaktierungen außerhalb der aktiven Bereiche des Solarzellenchips anordnen zu können, gleichzeitig aber auch einen möglichst hohen Anteil an aktiver Fläche pro Solarzellenchip zu realisieren. Bevorzugt sind dabei die aktiven Bereiche im Wesentlichen kreisförmig, d.h. der Kreisform angenähert, wobei hierunter auch Polygone mit abgerundeten Ecken zu verstehen sind. Ebenso ist es auch möglich, dass die Geometrie der aktiven Flächen eine elliptisch verformte Kreisform darstellt. Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Laser beim Schneidevorgang so geführt wird, dass der herausgeschnittene Solarzellenchip im wesentlichen frei von geraden Schnittkanten, wie sie von im Stand der Tech- nik üblichen Sägeprozessen bekannt sind.
Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass die Geometrie der Solarzellenchips im Wesentlichen hexagonal ist. Hierzu zählen insbesondere hexagonale Geomet- rien, bei denen die Ecken abgerundet sind. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die aktiven Bereiche der Solarzellenchips eine Übergangsform zwischen Kreis - form und hexagonaler Form aufweisen. So können die aktiven Bereiche eine oktagonale, decagonale oder do- decagonale Geometrie aufweisen, wobei die Ecken so abgerundet sind, dass eine kontinuierliche Laserführung ermöglicht wird.
Eine weitere Variante sieht vor, dass die Laserfüh- rung zellenförmig erfolgt, wobei die Bewegung des Lasers im wesentlichen sinusförmig alterniert, d.h. der Laser fährt in Schlangenlinien die Zeile ab. Hierbei werden die Zeilen nacheinander durch Richtungsumkehr abgefahren, wobei sich die Scheitelpunkte der Sinus - kurven in benachbarten Zeilen tangential berühren.
Aus diesem Schnittmuster ergeben sich dann Solarzellenchips, die im Bereich der aktiven Flächen eine im wesentlichen kreisförmige Geometrie und an zwei gegenüberliegenden Seiten einen stegartigen Fortsatz aufweisen. Die stegartigen Fortsätze können dann für die elektrische Kontaktierung genutzt werden. Hierbei kann es sich z.B. um elliptische Formen handeln.
Besonders bevorzugt ist eine Form, bei der die akti- ven Bereiche in einer dichtesten Kugelpackung, bezogen auf die Ebene des Solarzellenchips, angeordnet sind. Die hier verbleibenden Lücken der Kugelpackung werden dann als nicht-aktive Bereiche zur elektrischen Kontaktierung genutzt. Die Ausnutzung der Wa- ferflache ist in diesem Fall optimal.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Solarzellenchips neben den aktiven Bereichen auch nicht-aktive oder passive Bereiche aufweist, indem zumindest bereichs- weise elektrische Kontaktierungen angeordnet werden können. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um zwei auf gegenüberliegenden Seiten des aktiven Bereichs liegende, punktförmige Kontaktierungen.
Die Vereinzelung des Wafers in Solarzellenchips er- folgt vorzugsweise mit einem YAG-Laser, einem Faserlaser und/oder einem Scheibenlaser. Der Laser kann dabei im trockenen Verfahren betrieben werden. Ebenso ist es möglich, dass der Laser in einen Flüssigkeitsstrahl eingekoppelt und mittels Totalreflexion ge- führt wird.
Der Schneidevorgang selbst erfolgt durch eine Relativbewegung von Wafer zu Laser. Hierbei kann es sich um eine Bewegung des Wafertisches, um eine fliegende Optik als Laser und/oder den Einsatz eines Laserscanners handeln.
Erfindungsgemäß wird ebenso ein Solarzellenchip mit einem aktiven, für die direkte Umwandlung von Sonnen- energie in elektrische Energie geeigneten Oberflächenbereich bereitgestellt, der nach dem zuvor beschriebenen Verfahren herstellbar ist .
Ebenso wird ein Solarzellenmodul bereitgestellt, das mindestens zwei und maximal 2000 Solarzellenchips enthält . Anhand der nachfolgenden Figuren soll der erfindungs- gemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten speziellen Ausführungsformen einschränken zu wollen.
Fig. 1 zeigt zwei erfindungsgemäße Varianten von Solarzellenchipgeometrien im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Geometrie.
Fig. 2 zeigt eine Solarzellenchipgeometrie gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Solarzellenchipgeometrie .
Fig. 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Solarzellenchipgeometrie .
In Fig. Ia) wird eine aus dem Stand der Technik bekannte Geometrie dargestellt, bei der der Wafer in eine Vielzahl von Chipquadraten mittels Sägen vereinzelt wird. In Fig. Ib) ist eine erste erfindungsgemä- ße Variante dargestellt, bei der eine hexagonale Anordnung der Solarzellenchips gewählt wird. Hierdurch kann die Anzahl der Chips auf dem Wafer um 16 % gesteigert werden. In Fig. Ic) ist eine Geometrie dargestellt, die auf der sinusförmigen Bewegung des La- sers basiert, wodurch kontinuierliche Schneidewege realisiert werden. Hier ist die Anzahl der anzuordnenden Chips identisch zu der in Fig. Ib) .
Den in Fig. 1 a) -c) dargestellten Solarzellen ist ge- mein, dass auf der Oberfläche zusätzliche Leiterbahnen (sog. Grid) angeordnet sind, um die an der Ober- fläche einer Solarzelle gesammelten Ladungsträger abzuleiten.
In Fig. 2 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Solarzellenchip mit entsprechendem Aufbau dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen quadratischen Chip 1, der zentriert einen aktiven Bereich 2 aufweist. Weiterhin weist der Chip nicht-aktive Bereiche 3 auf, in denen die elektrische Kontaktierung erfolgen kann.
In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Variante basierend auf einem abgerundeten hexagonalen Chip 1 dargestellt. Auch dieser weist eine aktive Fläche 2 auf, wobei deren Form eine Kombination aus einem Polygon mit zwölf Ecken und einem Kreis ist, d.h. die Ecken wurden entsprechend abgerundet.
Weiterhin befinden sich auf dem Chip nicht-aktive Be- reiche 3. Diese können dann für z.B. eine punktförmige elektrische Kontaktierung 4 genutzt werden.
In Fig. 4 ist eine weitere erfindungsgemäße Variante dargestellt, die auf einen Solarzellenchip mit trop- fenähnlicher Geometrie 1 basiert. Bei dieser Variante fährt der Laser den Wafer zeilenartig ab, wobei am Zeilenende ein Versatz in die nächste Zeile und anschließende Richtungsänderung des Lasers erfolgt. Es handelt sich hier jedoch nicht um eine geradlinige, sondern um eine sinusartige Bewegung des Lasers. Dabei erfolgt das Abfahren so, dass der Solarzellenchip im Bereich der aktiven Fläche eine im Wesentlichen kreisförmige Geometrie und an zwei gegenüberliegenden Seiten einen stegartigen Fortsatz aufweist. Auf dem Solarzellenchip 1 ist dann ein aktiver Bereich 2 dargestellt, der in diesem Fall leicht elliptisch ver- formt ist. Weiterhin weist der Chip spitz zulaufende, nicht-aktive Bereiche 3 auf, in denen elektrische Kontaktierungen 4 angeordnet werden können. Diese Geometrie eignet sich besonders gut für die Verwendung von reflektiven oder massiven Sekundäroptiken, da die elektrischen Kontaktstellen einen vergleichsweise großen Abstand zur aktiven Zellfläche aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Solarzellenchips mit aktiven, für die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie geeigneten Oberflächenbereichen, bei dem aus einem Wafer Solarzellenchips mittels eines Lasers in einer von der rechteckigen Form abweichenden Geometrie derart herausgeschnitten werden, dass die Anzahl der Solarzellenchips pro Wafer im Vergleich zu rechteckigen Solarzellenchips erhöht wird, wobei die Geometrie der Solarzellenchips so gewählt wird, dass ein kontinuierlicher Schneidevorgang des Lasers ermöglicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der aktiven Bereiche im wesentlichen an die Geometrie des Solarzellenchips angepasst ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Bereiche im Wesentlichen kreisförmig sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisform elip- tisch verformt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Bereiche eine Übergangsform zwischen Kreisform und hexagonaler Form darstellt, wobei die Ecken abgerundet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Fläche eine oktagonale, dekagonale oder dodekagonale Geometrie aufweist, wobei die Ecken vorzugsweise abgerundet sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser so geführt wird, dass der Solarzellenchip im Wesentlichen frei von geraden Schnittkanten ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Solarzellenchips im Wesentlichen hexagonal, insbesondere eine hexagonale Geometrie mit abgerundeten Ecken, ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserführung zellenförmig mit im Wesentlichen sinusförmiger Bewegung des Lasers erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserführung derart erfolgt, dass der Solarzellenchip im Bereich der aktiven Fläche eine im Wesentlichen kreisförmige Geometrie und an zwei gegenüberliegenden Seiten einen stegartigen Fortsatz aufweist .
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserführung derart erfolgt, dass die aktiven Bereiche in einer dichtesten Kugelpackung in der Ebene des So- larzellenchips angeordnet sind, und die Lücken der Kugelpackung als nicht-aktive Bereiche zur elektrischen Kontaktierung genutzt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellenchips in den nicht-aktiven Bereichen bereichsweise elektrische Kontaktierungen, insbesondere zwei auf gegenüberliegenden Seiten des aktiven Bereichs liegende, punktförmige Kontaktierungen aufweisen.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass als Laser ein YAG-
Laser, ein Faserlaser und/oder ein Scheibenlaser eingesetzt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser im Flüssigkeitsstrahl mittels Totalreflexion geführt oder im trockenen Verfahren betrieben wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidevorgang durch eine Relativbewegung von Wafer zu Laser, insbesondere durch Bewegung des Wafertisches, mittels einer fliegenden Optik als Laser und/oder durch einen Laserscanner erfolgt.
16. Solarzellenchip mit einem aktiven, für die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie geeigneten Oberflächenbereich herstellbar nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
17. Solarzellenchip nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarzellenchip im Wesentlichen frei von geraden Schnittkanten ist.
18. Solarzellenchip nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarzellenchip eine im wesentlichen hexagonale Geometrie mit abgerundeten Ecken aufweist.
19. Solarzellenchip nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarzellenchip im Bereich der aktiven Fläche eine im Wesentli- chen kreisförmige Geometrie und an zwei gegenüberliegenden Seiten einen stegartigen Fortsatz aufweist.
20. Solarzellenchip nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Solarzellenchip eine elliptische Geometrie aufweist.
21. Solarzellenmodul enthaltend mindestens zwei und maximal 2000 Solarzellenchips nach einem der Ansprüche 16 bis 20.
PCT/EP2009/005189 2008-07-16 2009-07-16 Solarzellenchips mit neuer geometrie und verfahren zu deren herstellung WO2010006798A2 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES09777248T ES2744460T3 (es) 2008-07-16 2009-07-16 Chips de células solares con nueva geometría y procedimiento para su fabricación
CN2009801266014A CN102265413B (zh) 2008-07-16 2009-07-16 具有新的几何形状的太阳能电池芯片及其制造方法
EP09777248.7A EP2297792B1 (de) 2008-07-16 2009-07-16 Solarzellenchips mit neuer geometrie und verfahren zu deren herstellung
US13/054,482 US9059365B2 (en) 2008-07-16 2009-07-16 Solar cell chips with new geometry and method for manufacturing the same
KR1020117003286A KR101244329B1 (ko) 2008-07-16 2009-07-16 새로운 기하학적 형상을 가진 솔라 셀 칩들 및 그 생성 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008033352.2 2008-07-16
DE102008033352A DE102008033352A1 (de) 2008-07-16 2008-07-16 Solarzellenchips mit neuer Geometrie und Verfahren zu deren Herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2010006798A2 true WO2010006798A2 (de) 2010-01-21
WO2010006798A3 WO2010006798A3 (de) 2011-05-05

Family

ID=41427159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/005189 WO2010006798A2 (de) 2008-07-16 2009-07-16 Solarzellenchips mit neuer geometrie und verfahren zu deren herstellung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9059365B2 (de)
EP (1) EP2297792B1 (de)
KR (1) KR101244329B1 (de)
CN (1) CN102265413B (de)
DE (1) DE102008033352A1 (de)
ES (1) ES2744460T3 (de)
WO (1) WO2010006798A2 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104917449B (zh) * 2015-06-12 2017-03-08 陈惠远 一种柔性太阳能电池组件
US10741703B2 (en) 2016-07-29 2020-08-11 Sunpower Corporation Shingled solar cells overlapping along non-linear edges
FR3092215B1 (fr) * 2019-01-28 2021-09-17 Groupe Adeo Appareil équipé de cellules photovoltaïques de type silicium cristallin présentant des surfaces de géométries variées
DE102019006095A1 (de) * 2019-08-29 2021-03-04 Azur Space Solar Power Gmbh Vereinzelungsverfahren zur Vereinzelung einer mehrere Solarzellenstapel umfasssenden Halbleiterscheibe
CN115274424B (zh) * 2022-06-24 2024-01-19 安徽安芯电子科技股份有限公司 半导体晶片切割工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6030885A (en) * 1997-04-18 2000-02-29 Vlsi Technology, Inc. Hexagonal semiconductor die, semiconductor substrates, and methods of forming a semiconductor die
JP2001094127A (ja) * 1999-09-20 2001-04-06 Shin Etsu Chem Co Ltd 太陽電池用基板、太陽電池および太陽電池モジュールならびにこれらの製造方法
US20070074756A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Manufacturing method of solar cell module, and solar cell and solar cell module

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4089705A (en) * 1976-07-28 1978-05-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Hexagon solar power panel
DE7921644U1 (de) * 1979-07-28 1979-10-31 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Uhr mit Solarzellen-Ziffernblatt
US5460659A (en) * 1993-12-10 1995-10-24 Spectrolab, Inc. Concentrating photovoltaic module and fabrication method
US6521513B1 (en) * 2000-07-05 2003-02-18 Eastman Kodak Company Silicon wafer configuration and method for forming same
US6720522B2 (en) * 2000-10-26 2004-04-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus and method for laser beam machining, and method for manufacturing semiconductor devices using laser beam machining
JP2002250826A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Nec Corp チップ、チップの製造方法およびチップ収容モジュール
DE20112309U1 (de) * 2001-07-26 2001-11-15 Adelhelm Ralf Kontakte und Verbinder von Solarzellen
US6573156B1 (en) * 2001-12-13 2003-06-03 Omm, Inc. Low defect method for die singulation and for structural support for handling thin film devices
US6890836B2 (en) * 2003-05-23 2005-05-10 Texas Instruments Incorporated Scribe street width reduction by deep trench and shallow saw cut
JP4554901B2 (ja) * 2003-08-12 2010-09-29 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
JP2006173428A (ja) * 2004-12-17 2006-06-29 Seiko Epson Corp 基板加工方法及び素子製造方法
US20080087323A1 (en) 2005-05-09 2008-04-17 Kenji Araki Concentrator Solar Photovoltaic Power Generating Apparatus
US7866035B2 (en) * 2006-08-25 2011-01-11 Coolearth Solar Water-cooled photovoltaic receiver and assembly method
WO2008112310A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Light Prescriptions Innovators, Llc Optical concentrator, especially for solar photovoltaics

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6030885A (en) * 1997-04-18 2000-02-29 Vlsi Technology, Inc. Hexagonal semiconductor die, semiconductor substrates, and methods of forming a semiconductor die
JP2001094127A (ja) * 1999-09-20 2001-04-06 Shin Etsu Chem Co Ltd 太陽電池用基板、太陽電池および太陽電池モジュールならびにこれらの製造方法
US20070074756A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Manufacturing method of solar cell module, and solar cell and solar cell module

Also Published As

Publication number Publication date
KR101244329B1 (ko) 2013-03-18
US20110247672A1 (en) 2011-10-13
EP2297792A2 (de) 2011-03-23
KR20110055548A (ko) 2011-05-25
CN102265413A (zh) 2011-11-30
US9059365B2 (en) 2015-06-16
CN102265413B (zh) 2013-07-10
EP2297792B1 (de) 2019-06-19
DE102008033352A1 (de) 2010-01-21
WO2010006798A3 (de) 2011-05-05
ES2744460T3 (es) 2020-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0742959B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, sowie nach diesem verfahren hergestellte Solarzelle
EP2297792B1 (de) Solarzellenchips mit neuer geometrie und verfahren zu deren herstellung
DE102009042018A1 (de) Solarzelle
EP2936566A1 (de) Justagetolerante photovoltaische zelle
EP2101354A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bildung der Trennlinien eines photovoltaischen Moduls mit serienverschalteten Zellen
WO2005053037A1 (de) Verfahren zur verminderung der reflexion an halbleiteroberflächen
DE202010017906U1 (de) Solarzelle und Solarmodul
EP2534701B1 (de) Photovoltaik-vorrichtung sowie dessen verwendung
WO2011045013A2 (de) Vorrichtung zur konzentrierung und umwandlung von solarenergie
WO1998047184A1 (de) Verfahren zur herstellung einer anordnung und anordnung von in serie bzw. reihe geschalteten einzel-solarzellen
DE102011089245B3 (de) Optischer Diffusor und Verfahren zur Herstellung eines optischen Diffusors
DE102020116295B4 (de) Energieerzeugende Verscheibung für ein Automobil
WO1998047184A9 (de) Verfahren zur herstellung einer anordnung und anordnung von in serie bzw. reihe geschalteten einzel-solarzellen
WO2008145111A2 (de) Photovoltaik-vorrichtung mit ultradünnen optischen elementen und herstellverfahren hierfür
DE102017110207B4 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung von photovoltaik-minizellen
WO2014122308A1 (de) Mehrfachsolarzelle, verfahren zu deren herstellung und verwendungen hiervon
EP3965168B1 (de) Stapelförmige monolithische mehrfachsolarzelle
DE19732548A1 (de) Solarmodulbooster
EP2477232B1 (de) Solarmodul
EP2443661A2 (de) Solarzelle und verfahren zu deren herstellung
EP3966872A1 (de) Konzentrator-photovoltaik-modul
DE102008020815A1 (de) Photovoltaisches Solarmodul
DE29816110U1 (de) Anordnung zum mehrkanaligen Schneiden und Ritzen von Materialien mittels Laserstrahlen
DE102021210618A1 (de) Optoelektronische vorrichtung
DE102020108847A1 (de) Anordnung von Zellen in einem photovoltaischen Element

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980126601.4

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09777248

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009777248

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117003286

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13054482

Country of ref document: US